【文章內(nèi)容簡介】 ?0? 取 。 前后軸制動力矩分配系數(shù) b 根據(jù)所給定的同步附著系數(shù) 0? 由公式 L hL g02 ?? ?? （ 2— 1） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 滿載時 ????? 制動器最大制動力矩 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的后軸最大附著力矩。由公式： ?? )( 12 gqhLLGF ?? （ 2— 2） ege rqhLLGrFM ?? )( 12m a x2 ??? （ 2— 3） 式中 ? — 該車所能遇到的最大附著系數(shù) =； Q — 制動強度； er — 車輪有效半徑； max2M — 后軸最大制動力矩； G — 汽車滿載質(zhì)量； L — 汽車軸距 其中 )( )( 01 1 ???? ????? ghL Lq ??? mNrqhLLGrFM ege / )(3005)( 12m a x2 ?????????? ?? 本章小結(jié) 本章介紹了制動器結(jié)構(gòu)方案的確定及 盤式、鼓式制動器的主要分類，制動器主要參數(shù)及選擇，制動力矩分配系數(shù)、同步附著系數(shù)及制動器最大制動力矩。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 第 3 章 盤式制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算與校核 盤式制動器的主要參數(shù)確定 制動盤直徑 D 制動盤直徑 D 希望盡量大些，這時制動盤的有效半徑就得以增大，就可以降低制動鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑 D受輪輞直徑的限制。通常，制動盤的直徑 D 選擇為輪輞直徑的 70%～ 79%，而總質(zhì)量大于 2t 的汽車應(yīng)取其上限。 本設(shè)計的盤式制動器是 輕型載貨汽車盤式制動器 設(shè)計 。因輪輞直徑為 16英寸，換算后為 ,則 D 取 =321mm 。 制動盤厚度 h 制動盤厚度直接影響著制動盤質(zhì)量和工作時的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些；為了降低制動工作時的溫升，制動盤厚度又不宜過小。制動盤可以制成實心的，而為了通風(fēng)散熱，又可在制動盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通常，實心制動盤厚度可取為 10mm～ 20mm；具有通風(fēng)孔道的制動盤的兩工作面之間的尺寸，即制動盤的厚度取為 20mm～ 50mm，但多采用 20mm～ 30mm。 本設(shè)計采用 通 風(fēng) 制動盤， 厚度 取 20mm。 摩擦襯片內(nèi)半徑 1R 與外半徑 2R 推薦摩擦襯塊的外半徑 2R 與內(nèi)半徑 1R 的比值不大于 。若此比值偏大，工作時摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的周圍速度相差較大，則其磨損就不會均勻，接觸面積將減小，最終會導(dǎo)致制動力矩變化大。 初選外徑略小于制動盤直徑 故選1R =100mm， 2R =150m。 摩擦襯片工作面積 A 推薦根據(jù)制動摩擦襯塊單位面積占有汽車質(zhì)量在 ～ 圍內(nèi)選取。 因汽車質(zhì)量為 3005kg，則取一個制動器的摩擦 襯 塊的工作面積 為 120 cm2。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 盤式制動器的主要零部件設(shè)計與計算 制動盤 制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或者添用 Cr， Ni等的合金鑄鐵制成。其結(jié)構(gòu)形狀有平板形和禮帽形兩種。后一種的圓柱部分長度取決于布置尺寸。 制動盤在工作時不 僅承受著制動塊作用的法 向 力和切向力，而且承受著熱負荷。為了改善冷卻效果，鉗盤式制動器的制動盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，這樣可以大大的增加散熱面積，降低溫升約 20%～ 30%，但盤的整體厚度較厚。 重型貨車制動盤 其厚度在 20mm～ 之間。而一般不帶通風(fēng)槽的制動盤，其厚度約在 10mm～ 13mm 之間。 制動盤的工作表面應(yīng)光潔平整，制造時應(yīng)嚴格控制表面的跳動量、兩側(cè)表面的平行度（厚度差）及制動盤的不平衡量。 本設(shè)計制動盤厚度選為 20mm。 制動鉗 制動鉗由可鍛鑄鐵 KTH370— 12 或球墨鑄鐵 QT400— 18 制造，也有用輕合金制造的，例如用 鋁 合金壓鑄?？勺龀烧w的，也可做成兩半并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗應(yīng)有高的強度和剛度。一般多在鉗體加工中加工出制動油缸，也有將單獨制造的油缸裝嵌入鉗體中的。鉗盤式制動器油缸直徑比鼓式制動器中的油缸大的多，轎車鉗盤式制動油缸的直徑最大可達 （單缸）或 （雙缸），客車和貨車可達 （單缸）或 （雙缸）。為了減少傳給制動液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背 板。有的將活塞開口端部切成階梯狀，形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面?；钊设T鋁合金制造或由鋼制造。為了提高其耐磨損性能，活塞的工作表面進行鍍鉻處理。當(dāng)制動鉗體由鋁合金制造時，減少傳給制動液的熱量則稱為必須解決的問題。為此，應(yīng)減小活塞與制動塊背板的接觸面積，有時也可采用非金屬活塞。 制動鉗在汽車上的安裝位置可在半軸的前方或后方。制動鉗位于車軸前可避免輪胎甩出來的泥、水進入制動鉗，位于車軸后則可減少制動時輪轂軸承的合成載荷。 本設(shè)計的制動鉗位于車軸前。 制動塊 制動塊由背板和 摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘結(jié)在一起。襯塊多為扇形，也有矩形正方形、正方形或長圓形的?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動塊的面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。為了避黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 免制動時產(chǎn)生的熱量傳給制動鉗而引起制動液汽化和減小制動噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴涂）一層隔熱減震墊（膠）。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。據(jù)統(tǒng)計，轎車和輕型汽車摩擦襯塊的厚度在 ～ 16mm 之間，中、重型汽車的摩擦襯塊的厚度在 14mm～ 22mm 之間。許多盤 式 制動器裝有摩擦襯塊磨損達到極限時的報警裝置，以便能 及 時更換摩擦襯塊。 本設(shè)計摩擦塊厚度選為 12mm。 摩擦材料 制動摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動時不產(chǎn)生噪聲和不良氣味，應(yīng)盡量采用少污染和對人體無害的摩擦材料。 目前在制動器中廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑 (由無機粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成 )與噪聲消除劑(主要成分為石墨 )等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的撓性較差，故應(yīng)按襯片或襯塊規(guī)格模壓，其優(yōu)點是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能和其他性能。 另一種是編織材料，它是先用長纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其撓性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動蹄或制動帶上。在 100℃ ～ 120℃ 溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù) （ f≥ ），沖擊強度比模壓材料高 4～ 5倍。但耐熱性差，在 200℃ ～ 250℃ 以上即不能承受較 高的單位壓力，磨損加快。因此這 種材料僅適用于中型以下汽車的鼓式制動器，尤其是帶式中央制動器。 粉末冶金摩擦材料是以銅粉或鐵粉為主要成分（占質(zhì)量的 60％～ 80％），加上石墨、陶瓷粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退和抗水衰退性能好，但造價高，適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動器負荷重的汽車。 各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 ～ ，少數(shù)可達 。設(shè)計計算制動器時一般取 ～ 。選用摩擦材料時應(yīng)注意，一般說來，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。 本設(shè)計的摩擦材料的摩 擦系數(shù)取 。 制動輪缸 制動輪缸為液壓制動系采用的活塞式制動蹄張開機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 制動器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵 HT250 制成。其缸筒為通孔，需鏜磨。活塞由鋁合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插入槽中的制動蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動輪缸有兩個等直徑活塞；此盤式制動器用一個單活塞制動輪缸推動。 制動器間隙的調(diào)整方法 制動盤與摩擦襯塊之間在未制動的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證 制動盤能自由轉(zhuǎn)動。一般說來，盤式制動器的設(shè)定間隙為 ～ （單側(cè)為 ～）。此間隙的存在會導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小。 另外，制動器在工作過程中會由于摩擦襯片或摩擦襯塊的磨損而使間隙加大，因此制動器必須設(shè)有間隙調(diào)整機構(gòu)。 本設(shè)計采用一次調(diào)準式間隙自調(diào)裝置。 盤式制動器強度校核 摩擦襯片的磨損特性的計算 摩擦襯 片 的磨損，與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計算磨損性能是困 難的。但試驗表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。 汽車的制動過程是將其機械能 (動能、勢能 )的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時由于在短時間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負荷。能量負荷愈大，則襯塊的磨損愈嚴重。 制動器的能量負荷常以其比能量耗散率作為評價指標。比能量耗散率又稱為單位功負荷或能量負荷，它表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量 [9]，其單位為 W／ mm2。 雙軸汽車的單個前輪制動器和單個后輪制動器的比能量耗散率分別為 ： ??122211 2 )(21 tA vvme a ?? （ 3— 1） )1(2 )(21 222212 ?? ??? tA vvme a （ 3— 2） jvvt 21?? （ 3— 3） 式中 ： δ— 汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； ma— 汽車總質(zhì)量； v1， v2— 汽車制動初速度黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 與終速度， m／ s；計算時 輕型載貨汽車 取 v1=95km/h； j— 制動減速度， m／ s2，計算時取 j=； t— 制動時間， s； A1， A2— 前、后制動器襯塊的摩擦面積； β— 制動力分配系數(shù)。 在緊急制動到 v2=0 時，并可近似地認為 δ =1，則有 ： ?1211 221 tAvme a? （ 3— 4） )1(221 2212 ??? tAvme a （ 3— 5） 將 v2=0， δ=1 ， ma =3005kg， v1 =， A1 =120cm2， β =。 代入式（ 3— 3） 可求得 t=；代入式（ 3— 4）則可求得 e1= W／ mm2＜ ／ mm2。 、輕型貨 車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于 ／ mm2。比能量耗散率過高，不僅會加速制動襯片 (襯塊 )的磨損，而且可能引起制動盤的龜裂。 經(jīng)校核 A1=120cm2符合要求 。 盤式制動器最大制動力矩的計算 如圖 3— 1 所示為汽車在水平路面上制動時的受力情況 ： 圖 3— 1 制動時的汽車受力 圖 根據(jù)圖 3— 1 給出的汽車制動時的整車受力情況，并對后軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為 ： ghdtdumGLLZ ?? 21 （ 3— 6） 對前軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為 ： ghdtdumGLLZ ?? 12 （ 3— 7） 式中： Z1— 汽車制動時水平地面對前軸車輪的法向反力， N； Z2— 汽車制動時水平地面對后軸車輪的法向反力 ， N； L— 汽車軸距， mm； L1— 汽車質(zhì)心離前軸距離，mm； L2— 汽車質(zhì)心離后軸距離， mm； gh — 汽車質(zhì)心高度， mm； G— 汽車黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 所受重力 ， N； m— 汽車質(zhì)量， ㎏ ；dtdu— 汽車制動減速度， m／ s2。 若在附著系數(shù)為 ? 的路面上制動，前、后輪均抱死，此時汽車總的地面制動力? ?21 BBB FFF ?? 于汽車前、后軸車輪的總的附著力 ? ?21 ??? FFF ?? dtdumGFF B ??? ?? （